[发明专利]一种用于选择性激光烧结铺粉中纤维取向的排布装置及实施方法

说明书

本发明公开了一种用于选择性激光烧结铺粉中纤维取向的排布装置及实施方法，其特征在于包括铺粉辊筒、漏斗装置和取向支架；铺粉辊筒和漏斗装置分别置于工作台两侧，漏斗装置底部设置有导槽，取向支架安装在漏斗装置底部的导槽中。其实施方法是：铺粉辊筒在工作平面上铺设一层粉末，然后通过漏斗装置和取向支架的共同作用，在铺设好的粉层上铺设规则排布的纤维，烧结一层后，再次铺粉，然后改变取向支架横杆和纵杆之间的角度，再次铺设纤维，并不断重复上述过程。本发明结构简单，与现有技术中在烧结粉末中混杂无序的纤维相比，本发明能有效的控制纤维在试样烧结层中按照设计方向排布，有效的解决目前纤维复合粉末材料烧结试样各向异性的问题。

技术领域

本发明属于选择性激光烧结领域，特别涉及一种用于选择性激光烧结铺粉中纤维取向的排布装置及实施方法。

技术背景

选择性激光烧结(Selective Laser Sintering，简称SLS)是目前被广泛应用的快速成型技术，其成型工艺原理是：首先建立目标零件的计算机三维模型，然后用分层软件对三维模型进行切片分割，计算机控制激光束根据切片层面数据信息对预热过的可热熔的粉末材料逐层扫描烧结，直到完成最后截面层的扫描成形完毕为止。该技术有着制造工艺简单，柔性度高，材料选择范围广、利用率高，成本低，成型速度快等特点，正在受到越来越广泛的重视。

目前SLS技术选材较为广泛，包括：高分子材料、金属、陶瓷粉末、覆膜砂等。以应用最广泛的尼龙粉末材料为例，经过激光烧结以后，成型件的强度较低，主要原因是其质地疏松、密度较低。为改善成型件的强度，研究者采用粉末中加入线状纤维等增强体来提高成型件的强度。但现有技术和方法尚不能有效控制纤维材料在粉末中的取向排布，进而表现在制件的力学性能上具有各向同性，从而限制了纤维增强材料在选择性激光烧结中的进一步应用。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种用于选择性激光烧结铺粉中纤维取向的排布装置及实施方法。

本发明专利采用的技术方案是一种用于选择性激光烧结铺粉中纤维取向的排布装置，其特征在于包括铺粉辊筒、漏斗装置和取向支架；所述铺粉辊筒与所述漏斗装置分别安装于工作台的两侧，所述取向支架安装在所述漏斗装置的导槽上；

上述的用于选择性激光烧结铺粉中纤维取向的排布装置中，所述漏斗装置(7)的底部设置有导槽(72)，所述导槽(72)顶部设置有开合板(71)，且导槽(72)两侧均开设有长孔，取向支架(9)穿过长孔安装在导槽(72)的侧壁上；

所述开合板(71)上设置有多个矩形孔；

所述矩形孔闭合可控，且矩形孔长度大于纤维的最大长度，宽度大于纤维的最大直径；

所述取向支架(9)由多根横杆和两根纵杆构成，横杆和纵杆之间通过转动副连接，并构成平行四边形机构；工作时相邻两横杆之间的最小距离大于纤维的最大直径，最大距离小于纤维的最小长度，所述取向支架中横杆的角度可在-45°～45°范围变化；

所述横杆的根数根据导槽(72)的长度确定，具体包括一根主动横杆(92)和多根从动横杆(94)，主动横杆(92)的一端与蜗轮蜗杆机构(10)相连；所述纵杆包括一根固定纵杆(93)和一根活动纵杆(91)，固定纵杆(93)固定在漏斗装置(7)上，活动纵杆(91)始终保持在导槽(72)外部；

所述导槽(72)外壁设置有振动器(8)；

所述振动器(8)和蜗轮蜗杆机构(10)分别安装在导槽外部两侧；

所述蜗轮蜗杆机构(10)包括蜗轮(101)、蜗杆(102)和蜗轮轴(103)，蜗轮(101)与蜗轮轴(103)之间通过花键连接，蜗轮轴(103)与主动横杆(92)的一端固连，蜗轮轴(103)与固定纵杆(93)的一端通过圆柱副连接。

一种用于选择性激光烧结铺粉中纤维取向的实施方法，具体步骤如下：